《bs合成与改性》PPT课件.ppt

聚丁二酸丁二醇酯的制备及化学改性 指导老师 曹堃申屠宝卿学生 周磊徐磊2011 1 6 Contents Introduction 1 Synthesismethodandtechnology 2 Modification 3 Conclusionandprospect 4 Introduction 聚丁二酸丁二醇酯 英文全称为Poly butylenesuccinate 简称PBS 它是一种典型的脂肪族聚酯 脂肪族聚酯由于其生物降解性和经济性 已成为国内外研究的热点 PBS同时也是一种新型的可生物降解高分子材料 其降解与应用的研究始于20世纪90年代 对于环境友好材料和生物材料而言 PBS基降解材料的制备与应用系新兴的研究领域 同时 合成PBS的主要原料1 4 丁二酸和1 4 丁二醇不仅可以由石油化工路线得到 可以由煤化工路线和生物发酵的途径得到 因此更具环保意义和经济价值 Introduction Synthesis 脂肪族聚酯的合成方法理论上有生物发酵法和化学合成法两种方法 PBS的合成绝大部分使用的是化学合成法 化学合成法叉包括直接酯化法和酯交换法 多数采用直接聚合的方法 在酯化过程中所用的催化剂主要有钛酸酯类 对甲苯磺酸等 Synthesis 直接酯化法 以丁二酸和丁二醇直接缩聚得到PBS 其合成方法由两步完成 先在较低的反应温度下将二元酸与过量的二元醇进行酯化 形成端羟基预聚物 然后在高温 高真空和催化剂的存在下脱除二元醇 得到PBS聚酯 Synthesis 酯交换反应法 二元酸二甲酯与等量的二元醇 在催化剂存在下 高温 高真空脱甲醇进行酯交换反应得到PBS聚酯 Synthesis 扩链法 在前2种合成反应过程中需不断排除小分子物质 以获得所需相对分子质量的聚酯 但在缩聚反应过程中 特别是在反应后期 温度往往超过200 时 不可避免地出现脱羧 热降解 热氧化等副反应 从而影响相对分子质量的提高 为了进一步提高相对分子质量 往往选择扩链反应 利用扩链剂的活性基团与聚酯的端羟基反应提高聚酯相对分子质量 常用的扩链剂主要有酸酐及二异氰酸酯等 synthesistechnology 熔融缩聚法 目前普遍采用的是熔融缩聚法 即是两步合成法 首先在一定的温度下将丁二酸和丁二醇酯化 随后加入催化剂 在高真空下 采用更高的温度进行缩聚反应 synthesistechnology 溶液缩聚法 溶液缩聚法是使用不同的溶剂 在一定的温度下反应一定的时间让溶剂带走一部分水 丁二酸和丁二醇完成酯化 采用更高的温度进行缩聚反应 synthesistechnology 熔融溶液相结合 中国科学院上海有机化学研究所在PBS共聚酯合成时使用了溶液与熔融相结合的方法 甲苯作溶剂 先溶液法酯化了24h 蒸出甲苯 加入催化剂 再在高温高真空下熔融缩聚得到分子质量高的共聚物 但反应时间太长 可进一步研究改进 synthesistechnology 熔融缩聚法缩聚需要高温低压的条件 反应时间较短 生成聚酯相对分子质量高 低温时脱水难 高温可加快脱水但容易产生副反应 溶液缩聚法缩聚温度不是很高 但反应时间过长 生成物的相对分子质量也不是很高 熔融溶液相结合法目前报道的反应时间过长 实验操作也较麻烦 Modification PBS是一种可商业化利用的脂肪族热塑性聚酯 有着优良的性质 比如生物降解性 熔融可加工型 耐热耐化学性 但是PBS的其他一些性质不利于应用 比如 刚性差 气体阻隔性差 熔融之后粘度大对于后处理不利等 因此 有必要对PBS进行改性 PurposesofModification 改性目的 降低熔融粘度 降低易燃性 提高耐热性 适当的生物降解性 降低气体穿透性 高模量 MethodsofModification 共聚改性 共混改性 其他改性方法 改性方法 Modification 酸 adipicacid 己二酸 terephthalicacid 对苯二甲酸 methylsuccinicacid 2 2 dimetylsuccinic benzylsuccinicacid etc 醇 ethyleneglycol 乙二醇 1 3 propanedio 1 3 丙二醇 etc 为了得到具有一些优越的物理性质的PBS 已经研究了PBS和一些不同单体的共聚 例如 共聚改性的组分有脂肪族组分和芳香族组分 添加脂肪族组分可改善其脆性和提高其生物降解性 芳香族组分的加入可以提高PBS的刚性和熔点 改善力学性能 共聚改性 Modification PBS共聚改性示例 Modification PBS 两种聚合物的共混是改善材料性能的一种很有前景的方法 将PBS与普通高分子材料共混可提高PBS的机械性能 并能降低成本 共混改性 Modification 其他改性方法 Conclusionandprospect 现在研究热点主要集中在以下几个方面 创新合成途径 改进生产工艺以得到高分子量的PBS聚合物 对PBS进行改性或与其他材料复合制成综合性能优异的复合材料 寻找价格低 来源广的填料 降低产品的成本 目前 在PBS的某些应用研究领域还存在局限 如不同研究者提出的观点存在着较大的矛盾 并且基础理论还需要进一步的完善 随着研究的深入 PBS的综合性能将不断得到提高 而其制品的价格将大大降低 并逐渐取代传统塑料 实现可持续发展 ThankYou